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Autor Thema:  elasto-plastisches Materialverhalten Kunststoff (689 mal gelesen)
tuber
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Beiträge: 2
Registriert: 03.03.2021

erstellt am: 28. Jun. 2021 09:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


wahreWerte.PNG


ingineur.PNG


bereich.PNG

 
Guten Morgen,

im Rahmen meiner Masterarbeit beschäftige ich mich mit der statisch-mechanischen Untersuchung von Kunststoffbauteilen. Leider hatten wir nur eine "Express"-Vorlesung zum Thema FE, in welchem wir nur einen schnellen Crashkurs zu Ansys Workbench hatten und ich mir alles selber beibringen musste. Jetzt bin ich jedoch an einen Punk, wo ich nicht mehr ganz weiter komme ohne Hilfe.

Ich bin gerade dabei das Materialverhalten für ASA und PETG anzulegen. Ich habe für beide Materialien Zugversuchsdaten vorliegen. Anhand der Kurven habe ich einige Punkte entlang des Verlaufs herausgesucht und eine Regressionsgleichung angepasst, sodass ich eine Funktion habe, welche meine Zugversuchskurve abbildet. Anhand dieser Funktion habe ich den Sekantenmodul, Rp0,2%, Re und Rm für das jeweilige Material ermittelt (anhand der Ingenieursspannungen/dehnungen).

Was ich bisher herausfinden konnte ist, dass es bei Kunststoffen üblich ist ein elastisch-plastisches Materialverhalten zu verwenden.
Für den elastischen-Anteil habe ich in Ansys WB "isotrope Elastizität" aufgewählt, welche von E-Modul und Querkontraktionszahl ermittelt wird.
Für den plastischen-Anteil verwende ich die "Multilineare kinematische Verfestigung", in welcher ich die wahren Spannungs- & Dehnungswerte.

Meine Fragen sind jetzt folgende:

1. Muss der E-Modul, Rp0,2%, Re und Rm für die "isotrope Elastizität" aus den wahren Spannungs/Dehnungswerten oder anhand der Ingineurswerten ermittelt werden? Ich habe diese anhand der gegebenen Ingenieurswerte gebildet und dann den Bereich zwischen Rp0,2% und Rm aus den wahre Werte entnommen.

2. Wie grenzt man in der Praxis den elastischen vom plastischen Bereich ab? Ich habe in meinem Fall über den Schnittpunkt der Geraden bei 0,02% (Steigung = E-Modul) und dem Datenverauf die Ersatzstreckgrenze Rp0,2% ermittelt. Anschließend habe ich die wahren Spannungs- und Dehnungwerte zwischen Rp0,2% (ermittelt aus Ingenieurswerten) und Maximum (= aus wahren Spannungsvelauf) für meine "multilineare kinematische Verfestigung" herangezogen und eingefügt.

3. Macht die Abgrenzung bei der Streckgrenze überhaupt Sinn, wenn das Material im Normalfall nur bis zur Streckgrenze belastet werden sollte? Wäre es sinnvoller die Grenze zwischen elastischem und plastischen Bereich bereits vor Erreichen der Streckgrenze zu definieren? Eventuell ab dem Punkt, wo der Verlauf der Zugsversuchskurve nicht mehr parallel zum Verlauf der Geraden  bei 0,2% Dehnung ist? (siehe angehängtes Bild mit rot eingezeichnetem Bereich=

Habe ich in meinem Vorgehen gravierende Denkfehler und hätte ich alle Kennwerte anhand der wahren Werte ermitteln müssen?


ich bin bei der Umrechnung in die wahren Werte nach diesem Video https://www.youtube.com/watch?v=aLYMP7uii3M vorgegangen.

Im Anhand sind die Bilder zu dem Ingineursverlauf und umgerechneten wahren Verlauf.


Ich bedanke mich bereits im Voraus für jede Antwort 


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Ex-Mitglied

erstellt am: 28. Jun. 2021 15:32    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat

Hallo Tuber,

herzlich Willkommen auf cad.de


"Macht die Abgrenzung bei der Streckgrenze überhaupt Sinn, wenn das Material im Normalfall nur bis zur Streckgrenze belastet werden sollte?"
Ein Bauteil, das bereits die 0,2% plastische Dehnung oder die Streckgrenze erreicht hat, ist bereits geschädigt.
Den Aufzug würde ich nicht nochmal benutzen.
Das Rp0,2 ist ja nur ein theoretischer Wert, von dem man um den Sicherheitsfaktor weg bleibt.
Schaue unter Dauerschwingfestigkeit / Wöhlerkurve.

Wikipedia:
Bei sehr duktilen Werkstoffen, wie vielen Kunststoffen, kann aufgrund von Viskoplastizität eine 0,2-%-Dehngrenze nur ungenau bestimmt werden und es wird stattdessen eine 2-%-Dehngrenze angegeben.

Viskoplastizität von Kunststoffen:
Als Viskoelastizität bezeichnet man ein teilweise elastisches, teilweise viskoses Materialverhalten.
Viskoelastische Stoffe vereinigen also Merkmale von Festkörpern und Flüssigkeiten in sich.

Ich denke, dass man Metalle und Kunststoffe nicht mit den gleichen Formeln berechnen kann.

N.Lesch
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Dipl. Ing.


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Beiträge: 5082
Registriert: 05.12.2005

WF 4

erstellt am: 28. Jun. 2021 16:32    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für tuber 10 Unities + Antwort hilfreich

Was sind den Ingenieursspannungen ?
Jenseits von Rp funktioniert kaum eine Rechnung weil da alle Materialdaten vage sind. 
ASA und PET sind Thermoplaste. Sind die Prüfstäbe gespritzt. Die Eigenschaften von Thermoplasten sind auch unverstärkt Richtungs-
und Prozessabhängig. 
PET ist im Spritzguss ziemlich unbeliebt, weil das Verarbeitungsfenster sehr klein ist.  Entsprechend ändern sich die Eigenschaften.
Wie sehen die belasteten Zugprüfstäbe aus ?

------------------
Klaus

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tuber
Mitglied


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Beiträge: 2
Registriert: 03.03.2021

erstellt am: 28. Jun. 2021 17:45    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Vielen Dank für die schnellen Antworten.

Dass das Materialverhalten von Kunststoffen und Metallen komplett unterschiedlich ist, weiß ich. Jedoch weiß ich nicht wie ich das in Ansys einpflege bzw. damit umgehen soll.

Ingenieursspannungen sind die Spannungen, bei denen die Querschnittsänderung durch die Einschnürung beim Zugversuch nicht berücksichtig wird – also die Spannung, die in den meisten Zugversuchskurven angegeben ist.
Die Materialdaten wurden mit von einem Hersteller zur Verfügung gestellt, da ich leider nicht die Möglichkeit zum selber testen/messen hatte.

Bei der FE-Berechnung geht es um eine sehr stark vereinfachte Simulation von FLM gedruckten Bauteilen.
Da ich sowohl in der Version (Studentenversion) und Rechenleistung des eigenen Laptops stark begrenzt bin, dient die Simulation lediglich zum Vergleich dieser zwei Materialien. Ziel ist es lediglich zu entscheiden, welches der beiden Materialien anhand der Simulation besser geeignet ist – anhand des Ergebnisses wird dann ein Prototyp mit dem „besseren“ Material hergestellt und getestet.
Außerdem wird in der Simulation angenommen, dass es sich um ein ideal spritzgegossenes Bauteil mit isotropen Bauteil- und Materialeigenschaften handelt.
Das ist natürlich eine gewaltige Vereinfachung des Problems, jedoch habe ich auch keine Möglichkeit die anisotropen Eigenschaften des Materials bzw. des FLM Druckprozesses zu ermitteln.

Daher stellt sich mir jetzt die Frage wie ich am besten anhand der zur Verfügung gestellten Materialdaten ein halbwegs „realistisches“ Ergebnis erhalten kann.

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